CN203326077U - 共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器 - Google Patents

Abstract

一种共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，由设在上下表面上分别覆有上、下层表面金属的介质基片上的共面波导、第一槽线、第二槽线、共面波导和槽线的转换结构、第一及第二基片集成波导、第一基片集成波导和微带线的转接结构以及第二基片集成波导和微带线的转接结构组成，第一及第二槽线的一端分别与共面波导的两缝隙的末端连接，在第一及第二基片集成波导的输入端分别设有第一耦合窗及第二耦合窗，背窗第一槽线及第二槽线的另一端分别经过第一耦合窗及第二耦合窗延伸进入第一基片集成波导及第二基片集成波导，在背窗第一槽线及第二槽线的两侧分别设有用于抑制能量泄露的金属通孔，在下表面金属上设有背窗且背窗位于共面波导的下方。

Description

共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器

技术领域

本实用新型涉及一种宽带的功分器，具体是一种共面波导馈电的正反相位易实现的基片集成波导宽带功分器。 

背景技术

在现代微波毫米波电路的设计中，功率分配器件占据了很重要的位置，特别是在微波毫米波阵列天线的设计中，功率分配电路的好坏直接影响到阵列天线的性能。对于直接用来对阵列天线馈电的功率分配器件，大致有T型和Y型两种功分器。对于天线单元较多的结构，馈电网络比较复杂，需要经过复杂的转接才能实现对不同天线单元的等幅同向馈电，造成天线的结构尺寸比较大。此外，对称的结构在功分器输出端产生同向的电场，为了满足异向馈电的需要，往往需要破坏对称的结构，通过在一端加入移相器来实现，这给电路的设计增加了复杂度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，该功分器具有紧凑的结构和较宽的阻抗带宽，并且容易实现等幅同向、等幅反向的两种功分器。 

本实用新型采用如下技术方案： 

一种共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，所述功分器由设在上下表面上分别覆有上表面金属和下表面金属的介质基片上的共面波导、第一槽线、第二槽线、共面波导和槽线的转换结构、第一基片集成波导、第二基片集成波导、第一基片集成波导和微带线的转接结构以及第二基片集成波导和微带线的转接结构组成，第一槽线及第二槽线的一端分别与共面波导的两缝隙的末端连接，在第一基片集成波导及第二基片集成波导的输入端分别设有第一耦合窗及第二耦合窗，所述第一槽线及第二槽线的另一端分别经过第一耦合窗及第二耦合窗延伸进入第一基片集成波导及第二基片集成波导，在所述第一槽线及第二槽线的两侧分别设有用于抑制能量泄露的金属通孔，在下表面金属上设有背窗且背窗位于共面波导的下方。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 

本实用新型利用共面波导的特殊结构，在共面波导的末端将共面波导的两条 缝隙与两路槽线分别连接，实现信号的两路等分；共面波导馈电形式使该功分器具有紧凑的结构和较宽的阻抗带宽，并且容易实现等幅同向、等幅反向的两种功分器。当从共面波导进行馈电时，能量在共面波导与槽线的连接部分实现了共面波导场模式到槽线场模式的转换；继而能量通过槽线和基片集成波导的转换结构实现了槽线中水平场结构到基片集成波导中垂直场的转变。在该功分器馈电端，共面波导与槽线的过渡部分，即延伸到槽线部分的共面波导部分可视为槽线部分的激励源，通过调整这一部分可以实现共面波导与槽线的阻抗匹配，实现能量的有效传输。其次，槽线末端与金属通孔之间的相对距离以及基片集成波导与槽线的距离都会影响到“虚拟电壁”的存在，从而对两输出端口的相位产生影响。具体说来，当距离满足虚拟电壁产生的等价关系时，那么两输出端产生等幅反向的能量；当距离关系不满足虚拟电壁的等价关系时，由于结构的对称性，产生等幅同向的能量。因此，通过调整距离关系很容易实现功分器的180°相位变化。但是，由于调整槽线末端与金属通孔之间的相对距离会影响到功分器的阻抗匹配情况，因此本方案采取调整基片集成波导与槽线的距离来实现这种功分器的设计。 

一方面本实用新型采用共面波导馈电，在输入端可以通过直接将馈线（如常见的SMA接头，具体参见图4）搭载在共面波导上实现馈电，降低了馈电网络的复杂性，使整体结构紧凑。该功分器利用了共面波导的缝隙部分与槽线结构的相似性，容易实现能量的二路等分。 

另一方面，本实用新型通过改变基片集成波导与槽线的距离，可以设计出等幅同向、等幅反向的两种功分器，设计简单且易实现。在常见的功分器中，等幅反向的实现往往需要加载移相器，如金属过孔等，附加结构的引入一方面带来设计复杂性的增加，另一方面也使功分器的性能，如相位、幅度等参数的恶化。因此，本实用新型提出的设计方法可以有效地解决上述存在的问题。 

附图说明

图1是本实用新型的结构主视图。 

图2是本实用新型的结构后视图。 

图3是本实用新型的C-C′图。 

图4是本实用新型的加载SMA接头的结构主视图。 

图5是同向功分器回波损耗仿真结果图。 

图6是同向功分器相位仿真结果图。 

图7是反向功分器回波损耗仿真结果图。 

图8是反向功分器相位仿真结果图。 

图中，1为共面波导，2上表面金属，3为槽线，4为共面波导与槽线的转接部分，5为基片集成波导的金属通孔，6为基片集成波导与槽线的转接部分，7为用于调整匹配的金属通孔，8基片集成波导，9为抑制能量泄露的金属通孔，10为基片集成波导与微带线的转接结构，11为介质基片，12为背窗，13为下层表面金属。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

一种共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，其特征在于所述功分器由设在上下表面上分别覆有上表面金属2和下表面金属13的介质基片11上的共面波导1、第一槽线3、第二槽线3′、共面波导和槽线的转换结构4、第一基片集成波导8、第二基片集成波导8′、第一基片集成波导和微带线的转接结构10以及第二基片集成波导和微带线的转接结构10′组成，第一槽线3及第二槽线3′的一端分别与共面波导1的两缝隙的末端连接，在第一基片集成波导8及第二基片集成波导8′的输入端分别设有第一耦合窗6及第二耦合窗6′，所述第一槽线3及第二槽线3′的另一端分别经过第一耦合窗6及第二耦合窗6′延伸进入第一基片集成波导8及第二基片集成波导8′，在所述第一槽线3及第二槽线3′的两侧分别设有用于抑制能量泄露的金属通孔9，在下表面金属13上设有背窗12且背窗12位于共面波导1的下方。 

在本实施例中，在第一槽线3及第二槽线3′内分别设有用于调整匹配的第一金属通孔7和用于匹配调整的第二金属通孔7′；第一基片集成波导8及第二基片集成波导8′由金属通孔5构成。 

本实用新型包括共面波导、共面波导与槽线的转接部分、基片集成波导以及基片集成波导与微带线的转接结构。能量首先由共面波导端输入，利用共面波导的缝隙部分与槽线结构的相似性，使得能量的二路功分很容易实现，再经过槽线和基片集成波导的转换结构以及基片集成波导和微带线的转接结构后输出。在上述结构中，共面波导和槽线的转换结构将共面波导中的场模式转换到两路槽线中 槽线模式的电场，槽线和基片集成波导的转换结构将水平分布的电场转换成垂直分布的电场，为了便于测量，在基片集成波导的末端加载了基片集成波导和微带线的转接结构，实现了能量的输出。从两输出端能量相位的角度出发，由于该功分器关于对称面AB严格对称，因此输出的能量应是等幅同向；但在该结构中，若能量在基片集成波导中的传输距离满足关系， 

Lw=λ_gHMSIW/2+n×λ_gSIW/2,(n=1,2,3,…) 

（其中λ_gHMSIW、λ_SIW分别为半模基片集成波导和基片集成波导的波导波长。）那么对称面AB可以等效成虚拟电壁，导致在两输出端产生等幅反向的能量。根据上述分析，可以通过调整功分器的长度分别设计出等幅反向、等幅同向的两种功分器。参照图6，图中所示的功分器，两端口输出的信号相位基本一致，为正向功分器，参照图7，两端口输出的信号相位相差180度，为反向功分器。 

在结构上，该共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器由共面波导和槽线的转换结构、槽线和基片集成波导的转换结构以及基片集成波导和微带线的转接结构三个部分构成。当能量从共面波导馈入后，经过共面波导和槽线的转换结构、槽线和基片集成波导的转换结构，将能量转化成在基片集成波导中的传输模式，最后为了便于测量，加载了基片集成波导和微带线的转接结构。 

在制造上，整个功分器制作在一个基片11上，上表面分别包含了共面波导和槽线的转换结构4、槽线和基片集成波导的转换结构5以及基片集成波导和微带线的转接结构10，背窗12是为了形成共面波导和槽线结构。为了形成基片集成波导的结构，在基片11的相应位置分布有金属化通孔5。能量从共面波导1端输入，经过共面波导和槽线的转换结构4、槽线和基片集成波导的转换结构5以及基片集成波导和微带线的转接结构10，实现能量的二路等分以及相应的相位要求。根据以上所述，便可实现本实用新型。 

Claims (3)

1.一种共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，其特征在于所述功分器由设在上下表面上分别覆有上表面金属（2）和下表面金属（13）的介质基片（11）上的共面波导（1）、第一槽线（3）、第二槽线（3′）、共面波导和槽线的转换结构（4）、第一基片集成波导（8）、第二基片集成波导（8′）、第一基片集成波导和微带线的转接结构（10）以及第二基片集成波导和微带线的转接结构（10′）组成，第一槽线（3）及第二槽线（3′）的一端分别与共面波导（1）的两缝隙的末端连接，在第一基片集成波导（8）及第二基片集成波导（8′）的输入端分别设有第一耦合窗（6）及第二耦合窗（6′），所述第一槽线（3）及第二槽线（3′）的另一端分别经过第一耦合窗（6）及第二耦合窗（6′）延伸进入第一基片集成波导（8）及第二基片集成波导（8′），在所述第一槽线（3）及第二槽线（3′）的两侧分别设有用于抑制能量泄露的金属通孔（9），在下表面金属（13）上设有背窗（12）且背窗（12）位于共面波导（1）的下方。

2.根据权利要求1所述的共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，其特征在于在第一槽线（3）及第二槽线（3′）内分别设有用于匹配调整的第一金属通孔（7）和用于匹配调整的第二金属通孔（7′）。

3.根据权利要求1所述的共面波导馈电的基片集成波导宽带功分器，其特征在于第一基片集成波导（8）及第二基片集成波导（8′）由金属通孔（5）构成。

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